集散系統(tǒng)中PID參數(shù)整定與控制器優(yōu)化

PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。它是根據(jù)被 控過(guò)程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小。PID控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來(lái)有兩大類(lèi)：一是理論計(jì)算整定法。它主要是 依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過(guò)理論計(jì)算確定控制器參數(shù)。這種方法所得到的計(jì)算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過(guò)工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和修改。二是工程整定方法，它主 要依賴(lài)工程經(jīng)驗(yàn)，直接在控制系統(tǒng)的試驗(yàn)中進(jìn)行，且方法簡(jiǎn)單、易于掌握，在工程實(shí)際中被廣泛采用。PID控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng) 曲線(xiàn)法和衰減法。三種方法各有其特點(diǎn)，其共同點(diǎn)都是通過(guò)試驗(yàn)，然后按照工程經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行整定。但無(wú)論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需 要在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)行最后調(diào)整與完善?，F(xiàn)在一般采用的是臨界比例法。利用該方法進(jìn)行 PID控制器參數(shù)的整定步驟如下：(1)首先預(yù)選擇一個(gè)足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作；(2)僅加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對(duì)輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩， 記下這時(shí)的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期；(3)在一定的控制度下通過(guò)公式計(jì)算得到PID控制器的參數(shù)。

在實(shí)際調(diào)試中，只能先大致設(shè)定一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，然后根據(jù)調(diào)節(jié)效果修改。

對(duì)于溫度系統(tǒng)：P（%）20--60，I（分）3--10，D（分）0.5--3

對(duì)于流量系統(tǒng)：P（%）40--100，I（分）0.1--1

對(duì)于壓力系統(tǒng)：P（%）30--70，I（分）0.4--3

對(duì)于液位系統(tǒng)：P（%）20--80，I（分）1--5

參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查

先是比例后積分，最后再把微分加

曲線(xiàn)振蕩很頻繁，比例度盤(pán)要放大

曲線(xiàn)漂浮繞大灣，比例度盤(pán)往小扳

曲線(xiàn)偏離回復(fù)慢，積分時(shí)間往下降

曲線(xiàn)波動(dòng)周期長(zhǎng)，積分時(shí)間再加長(zhǎng)

曲線(xiàn)振蕩頻率快，先把微分降下來(lái)

動(dòng)差大來(lái)波動(dòng)慢。微分時(shí)間應(yīng)加長(zhǎng)

理想曲線(xiàn)兩個(gè)波，前高后低4比1

一看二調(diào)多分析，調(diào)節(jié)質(zhì)量不會(huì)低

本書(shū)是作者多年來(lái)在基于自然計(jì)算的PID控制器參數(shù)整定與實(shí)現(xiàn)方面進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上撰寫(xiě)而成的。在吸收國(guó)內(nèi)外許多具有代表性的最新研究成果的基礎(chǔ)上，本書(shū)著重介紹作者在這一領(lǐng)域的研究成果，主要包括:PID控制器參數(shù)整定方法;分?jǐn)?shù)階PID控制器的參數(shù)整定;基于QDRNN的多變量PID控制器參數(shù)整定;數(shù)字PID控制器的FPGA實(shí)現(xiàn);基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制器的FPGA實(shí)現(xiàn);基于遺傳算法的PID控制器的FPGA實(shí)現(xiàn);基于粒子群算法的PID控制器的FPGA實(shí)現(xiàn);主要算法的基本程序。

本書(shū)可作為與自動(dòng)化相關(guān)專(zhuān)業(yè)的師生、研究人員以及工程技術(shù)人員的參考書(shū)。

前言

第1章 緒論

第2章 PID控制器參數(shù)整定方法

第3章 分?jǐn)?shù)階PID控制器的參數(shù)整定

第4章 基于QDRNN的多變量PID控制器參數(shù)整定

第5章 數(shù)字PID控制器的FPGA實(shí)現(xiàn)

第6章 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制器的FPGA實(shí)現(xiàn)

第7章 基于遺傳算法的PID控制器的FPGA實(shí)現(xiàn)

第8章 基于粒子群算法的PID控制器的FPGA實(shí)現(xiàn)

附錄

參考文獻(xiàn)